JP2009127915A - 凝縮器及び冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水によって隔てられた２つの脱気室を備えた凝縮器において、両脱気室の圧力差が増大する場合でも両脱気室が連通するのを防ぐ。
【解決手段】凝縮器１８は、第２脱気室Ｓ２から第１脱気室Ｓ１へ冷却水を流す流通部２６を備えている。そして、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２とは流通部２６内の冷却水によって隔てられるとともに、その流通部２６は、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２との間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却水を収容する圧力ヘッド室を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、凝縮器及び冷却装置に関するものである。

従来、冷水や氷を生成する各種冷却装置に用いられる凝縮器が知られている。例えば、下記の特許文献１にそのような凝縮器の一例が示されている。この特許文献１の凝縮器には、圧縮機の吐出部が接続されているとともに、その圧縮機の吸入部に蒸発器が接続されており、蒸発器で冷水が冷却される際にできた蒸気が圧縮機によって凝縮器へ送られ、その蒸気が凝縮器で凝縮されるようになっている。この凝縮器は、その筐体内に上部から冷却水をシャワー状に降らせ、下部で霧状になった冷却水に前記蒸気を付着させることによって凝縮させるように構成されている。そして、この凝縮器には、蒸気の凝縮効率を向上させるために脱気機構が設けられている。

すなわち、前記筐体内に降らせる冷却水中に空気が多く含まれている場合には、その空気が冷却水に付着する蒸気の凝縮を阻害するため、脱気機構により筐体内の空気を脱気することによって冷却水中の空気の含有量を減少させるようにしている。具体的には、前記筐体内にふるい板によって上下に仕切られた複数の脱気室が設けられている。筐体内に上部から降る冷却水は、上段の脱気室内で前記ふるい板上に溜まって水膜を形成し、上下の脱気室間を隔てるとともに、前記ふるい板の微細な孔を通って下段の脱気室にシャワー状となって降る。そして、下段の脱気室から脱気した空気を上段の脱気室へ吐出する第１脱気装置と、上段の脱気室から脱気した空気を外部へ排出する第２脱気装置とが設けられている。第１脱気装置は、下段の脱気室から脱気した空気中の水分を除去することにより空気を濃縮して上段の脱気室に吐出し、第２脱気装置は、上段の脱気室から脱気した空気中の水分を除去することによりさらに空気を濃縮して外部へ排出する。このように第１脱気装置と第２脱気装置により２段階で空気を濃縮して脱気することにより、各脱気装置に掛かる負荷を低減している。
特表２００３−５３４５１９号公報

上記特許文献１に示された凝縮器では、圧縮機の運転状態等の各種要因により下段の脱気室の温度が低下すると、下段の脱気室の圧力が低下し、下段の脱気室に対する上段の脱気室の相対的な圧力差が増大する。この場合には、上段の脱気室においてふるい板上に溜まる冷却水の水位が低下し、ひいては上下の脱気室間を隔てる冷却水の水膜がなくなり、上下の脱気室が連通する虞がある。そして、このように上下の脱気室が連通すると、下段の脱気室から上段の脱気室へ空気を濃縮して吐出する第１脱気装置が機能しなくなる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、冷却液によって隔てられた２つの脱気室を備えた凝縮器において、両脱気室の圧力差が増大する場合でも両脱気室が連通するのを防ぐことである。

上記目的を達成するために、本発明による凝縮器は、圧縮機の吐出部に接続可能な蒸気流入口を有するとともに、前記蒸気流入口に連通する第１脱気室と、その第１脱気室上に仕切部を挟んで配置された第２脱気室とを内部に有する筐体と、前記第１脱気室から脱気した空気を濃縮して前記第２脱気室へ吐出する第１脱気装置と、前記第２脱気室から脱気した空気を濃縮して外部へ排気する第２脱気装置とを備え、前記筐体内において前記第２脱気室を経由して前記第１脱気室に冷却液を降らせるとともに、その冷却液に前記蒸気流入口を通じて前記第１脱気室に流入した蒸気を付着させて凝縮させる凝縮器であって、前記第２脱気室から前記第１脱気室へ冷却液を流す流通部を備え、前記第１脱気室と前記第２脱気室とは前記流通部内の冷却液によって隔てられるとともに、前記流通部は、前記第１脱気室と前記第２脱気室との間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却液を収容する圧力ヘッド室を有する。

この凝縮器では、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２とが流通部内の冷却液によって隔てられるとともに、流通部が第１脱気室と第２脱気室の間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却液を収容する圧力ヘッド室を有するので、第１脱気室と第２脱気室の圧力差が増大する場合でも、その圧力差の増大は流通部の圧力ヘッド室に収容された冷却液によって吸収され、第１脱気室と第２脱気室との間を隔てる冷却液がなくなるのを抑制することができる。従って、この凝縮器では、冷却液によって隔てられた第１脱気室と第２脱気室の間の圧力差が増大する場合でも、これら両脱気室が連通するのを防ぐことができる。

上記凝縮器の具体的な構成として、前記流通部は、前記第２脱気室から当該流通部へ冷却液を流入させる流通部流入口と、当該流通部から前記第１脱気室へ冷却液を流出させる流通部流出口と、前記流通部流入口から前記流通部流出口よりも低い所定位置を経由してその流通部流出口へ冷却液を流す流路とを有するのが好ましい。

上記凝縮器において、前記流通部から前記第１脱気室内に流出した冷却液を分散させて降らせるための分散板を備えるのが好ましい。

このように構成すれば、流通部から第１脱気室内に流出した冷却液を流通部の流出口近傍の範囲のみに降らせることなく、第１脱気室内の広範囲に分散して降らせることができるので、蒸気の凝縮の効率化を図ることができる。

上記凝縮器において、前記筐体には、前記第１脱気装置から吐出された空気を前記第２脱気室へ流入させる空気流入口が設けられ、前記第２脱気室内において前記空気流入口よりも低い位置から前記第１脱気室へ冷却液を流すバイパス部を備えるのが好ましい。

このように構成すれば、第１脱気室と第２脱気室の圧力差が減少し、第２脱気室における冷却液の液面が上昇する場合でも、その冷却液の液面が空気流入口に達する前にバイパス部を通じて冷却液を第１脱気室へ逃がすことができる。このため、両脱気室の圧力差が減少した場合でも、空気流入口から第１脱気装置へ冷却液が逆流するのを防ぐことができる。

この場合において、前記第１脱気室と前記第２脱気室とは前記バイパス部内の冷却液によって隔てられるとともに、前記バイパス部は、前記第１脱気室と前記第２脱気室との間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却液を収容する圧力ヘッド室を有する。

このように構成すれば、第１脱気室と第２脱気室の圧力差が増大した場合でも、その圧力差の増大はバイパス部の圧力ヘッド室に収容された冷却液によって吸収され、バイパス部内に第１脱気室と第２脱気室との間を隔てる冷却液を保持することができる。このため、第１脱気室と第２脱気室の圧力差が増大した場合でも、バイパス部を通じて両脱気室が連通するのを防ぐことができる。

前記冷却液の圧力ヘッドを形成する具体的な構成として、バイパス部は、前記第２脱気室から当該バイパス部へ冷却液を流入させるバイパス部流入口と、当該バイパス部から前記第１脱気室へ冷却液を流出させるバイパス部流出口と、前記バイパス部流入口から前記バイパス部流出口よりも低い所定位置を経由してそのバイパス部流出口へ冷却液を流すバイパス部流路とを有するのが好ましい。

本発明による冷却装置は、上記いずれかの蒸発器を備えた冷却装置であって、作動液の少なくとも一部を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器と接続される吸入部と、前記凝縮器の蒸気流入口と接続される吐出部とを有し、前記蒸発器で生成された蒸気を圧縮して前記凝縮器に吐出する圧縮機とを備え、前記作動液の少なくとも一部が蒸発する際の蒸発熱を利用して冷却を行うものである。

この冷却装置では、上記いずれかの蒸発器を備えているので、冷却液によって隔てられた第１脱気室と第２脱気室の圧力差が増大する場合でも、両脱気室が連通するのを抑制することができるという上記蒸発器と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、冷却液によって隔てられた第１脱気室と第２脱気室を備えた凝縮器において、両脱気室の圧力差が増大する場合でも両脱気室が連通するのを防ぐことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態による冷却装置の流体回路図である。まず、図１を参照して、本実施形態による冷却装置の全体構成について説明する。

本実施形態による冷却装置は、空調機に接続して使用されるものであり、その空調機での熱交換により昇温した冷水を冷却して再び空調機に供給するものである。この冷却装置は、第１冷水ヘッダ２と、第２冷水ヘッダ４と、冷却装置本体６と、冷却塔８と、第１ポンプ１０と、第２ポンプ１２とを備えている。

前記第１冷水ヘッダ２は、図略の他の冷却装置から送られる冷水と前記冷却装置本体６から送られる冷水とを受けて、その冷水を図略の各空調機へ供給する。なお、この冷水は、本発明の作動液の概念に含まれるものである。

前記第２冷水ヘッダ４は、図略の各空調機から戻ってくる冷水を受けて、その冷水を図略の他の冷却装置と前記冷却装置本体６とに供給する。

前記冷却装置本体６は、前記各空調機から戻ってきた冷水を冷却して再び前記各空調機へ供給する機能を有する。この冷却装置本体６は、蒸発器１４と、圧縮機１６と、凝縮器１８とを有している。

前記蒸発器１４には、前記第２冷水ヘッダ４から送られる冷水が導入される。この蒸発器１４は、冷水の一部を蒸発させてその蒸発熱により冷水を冷却する。そして、蒸発器１４には、前記第１ポンプ１０が接続されており、この第１ポンプ１０の駆動によって冷却後の冷水が蒸発器１４から前記第１冷水ヘッダ２に供給される。

前記圧縮機１６は、前記蒸発器１４と前記凝縮器１８との間に接続されている。具体的には、圧縮機１６の吸入部に蒸発器１４が接続されている一方、圧縮機１６の吐出部に凝縮器１８が接続されている。この圧縮機１６は、冷水の冷却時に生成された水蒸気をその蒸発器１４から吸引するとともに圧縮し、その圧縮した水蒸気を前記凝縮器１８へ吐出する。

前記凝縮器１８は、前記圧縮機１６から送られた水蒸気を冷却水で冷却することによって凝縮させる。なお、この冷却水は、本発明の冷却液の概念に含まれるものである。この凝縮器１８は、直接熱交換式の熱交換器であり、後述するように前記圧縮機１６から送られた水蒸気を冷却水に付着させて凝縮させるようになっている。そして、この凝縮器１８と、前記第２ポンプ１２と、前記冷却塔８との間で冷却水が循環する循環経路が構成されている。すなわち、凝縮器１８において前記水蒸気を凝縮させることによって昇温した冷却水が第２ポンプ１２の駆動により凝縮器１８から冷却塔８に送られる。冷却塔８は、送られてきた冷却水を冷却して低温に戻し、凝縮器１８へ供給する。そして、凝縮器１８は、冷却塔８から戻ってきた冷却水により前記水蒸気を凝縮させる。これらの一連の過程が凝縮器１８、第２ポンプ１２及び冷却塔８の間で繰り返し行われる。

図２は、図１に示した冷却装置に適用する凝縮器１８の構造を示した図である。図３は、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が増大した状態の凝縮器１８を示した図２に対応する図であり、図４は、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が減少した状態の凝縮器１８を示した図２に対応する図である。次に、図２〜図４を参照して、本実施形態による凝縮器１８の詳細な構成について説明する。

本実施形態による凝縮器１８は、図２に示すように、凝縮器本体１９と、第１脱気装置２０と、第２脱気装置２１とを有する。

前記凝縮器本体１９は、前記圧縮機１６（図１参照）から吐出された水蒸気を凝縮させる部分である。この凝縮器本体１９は、筐体２２と、仕切部２４と、複数の流通部２６と、分散板２８と、バイパス部３０と、第１多孔板３２と、第２多孔板３４と、第３多孔板３６と、網目材３８とを有する。

前記筐体２２は、鉛直方向に延びる軸心を有する円筒状の側壁部２２ａと、側壁部２２ａの上端の開口を塞ぐ天壁部２２ｂと、側壁部２２ａの下端の開口を塞ぐ底壁部２２ｃとによって構成されている。

前記側壁部２２ａの後述する第１脱気室Ｓ１に対応する部分には、蒸気流入口２２ｄが設けられている。この蒸気流入口２２ｄは、前記圧縮機１６の吐出部に接続される。そして、この蒸気流入口２２ｄを通じて圧縮機１６の吐出部から吐出された水蒸気が筐体２２内に流入する。また、側壁部２２ａの後述する第１脱気室Ｓ１の第２多孔板３４と第３多孔板３６の間の空間に対応する部分には、前記第１脱気装置２０の吸入部に繋がる第１空気流出口２２ｅが設けられている。さらに、側壁部２２ａの後述する第２脱気室Ｓ２に対応する部分には、前記第１脱気装置２０の吐出部に繋がる空気流入口２２ｆと、前記第２脱気装置２１の吸入部に繋がる第２空気流出口２２ｇとが設けられている。この第２空気流出口２２ｇは、空気流入口２２ｆの上方に配設されている。

前記天壁部２２ｂには、冷却水用の導入口２２ｈが設けられている。この導入口２２ｈは、前記冷却塔８（図１参照）と繋がっており、冷却塔８からの冷却水がこの導入口２２ｈを通じて筐体２２内に導入される。

前記底壁部２２ｃには、排出口２２ｉが設けられている。この排出口２２ｉは、前記第２ポンプ１２（図１参照）に繋がっている。これにより、排出口２２ｉから冷却水と前記水蒸気が凝縮してできた水とが一緒になって排出され、これらの水が第２ポンプ１２により前記冷却塔８へ送られる。

前記仕切部２４は、筐体２２内の空間を第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２に仕切るものであり、この仕切部２４は、筐体２２内の上部に略水平に設けられている。そして、仕切部２４の下側の空間が前記第１脱気室Ｓ１となっている一方、仕切部２４の上側の空間が前記第２脱気室Ｓ２となっている。すなわち、第２脱気室Ｓ２が仕切部２４を挟んで第１脱気室Ｓ１上に配置されている。第１脱気室Ｓ１は、前記蒸気流入口２２ｄと連通しており、前記圧縮機１６から吐出された水蒸気は、この第１脱気室Ｓ１に導入される。一方、第２脱気室Ｓ２は、前記導入口２２ｈと連通しており、その導入口２２ｈから導入された冷却水が第２脱気室Ｓ２を経由して第１脱気室Ｓ１へ流れるようになっている。

また、仕切部２４には、前記複数の流通部２６の後述する内管２６ａが結合される複数の流通部結合孔２４ａと、前記バイパス部３０の後述する内管３０ａが結合されるバイパス部結合孔２４ｂとが設けられている。

前記複数の流通部２６は、第２脱気室Ｓ２から第１脱気室Ｓ１へ冷却水を流すものであり、筐体２２内において当該筐体２２の軸心を中心とした円周上に所定間隔で配設されている。第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２とは流通部２６内の冷却水によって隔てられている。そして、各流通部２６は、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２との間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却水を収容する圧力ヘッド室をそれぞれ有する。

具体的には、各流通部２６は、内管２６ａと、外管２６ｂとによって構成されている。

前記内管２６ａは、鉛直方向に延びる円管からなり、その上端部が前記仕切部２４の対応する流通部結合孔２４ａに結合されている。これにより、第２脱気室Ｓ２内に導入された冷却水がこの内管２６ａの上端部の開口から内管２６ａ内に流入するようになっている。すなわち、この内管２６ａの上端部の開口が、第２脱気室Ｓ２から流通部２６内へ冷却水を流入させる流通部流入口２６ｃとなっている。

前記外管２６ｂは、鉛直方向に延びる有底の円管からなり、前記内管２６ａに外挿されている。この外管２６ｂは、前記内管２６ａの外径よりも大きい内径を有しており、前記内管２６ａの外面と当該外管２６ｂの内面との間に隙間を有した状態で配置されている。外管２６ｂの上端部は、第１脱気室Ｓ１内において前記仕切部２４の下面に近接した位置に配置されている。この外管２６ｂの上端部と内管２６ａの外面との間の開口が、流通部２６から第１脱気室Ｓ１へ冷却水を流出させる流通部流出口２６ｄとなっている。

そして、外管２６ｂの底部と前記内管２６ａの下端との間には所定の間隔が設けられている。この外管２６ｂと前記内管２６ａの内部に冷却水の流路２６ｆが形成されている。この流路２６ｆは、前記流通部流入口２６ｃから前記内管２６ａ内を通って、前記流通部流出口２６ｄよりも低い位置にある内管２６ａの下端と外管２６ｂの底部との間の隙間を経由し、さらに内管２６ａの外面と外管２６ｂの内面との間の隙間を通って前記流通部流出口２６ｄへ冷却水を流すように構成されている。

そして、この流路２６ｆ内を流通する冷却水によって第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２とが隔てられ、この流路２６ｆ内に前記圧力ヘッド室が形成される。この圧力ヘッド室は、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２との間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却水を収容する。第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が増大した場合でも、その圧力差の増大は、前記圧力ヘッド室に収容された冷却水によって吸収され、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の間を隔てる流路２６ｆ内の冷却水がなくなるのが抑制される。

すなわち、前記圧縮機１６の運転状態等により第１脱気室Ｓ１内の温度が低下すると、第１脱気室Ｓ１内の圧力が低下し、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が増大する。この場合には、図３に示すように、第２脱気室Ｓ２内の冷却水の水位が低下して仕切部２４上に溜まる冷却水がなくなり、前記内管２６ａ内の冷却水の水面が押し下げられる。この場合でも、内管２６ａ内の冷却水の水面と流通部流出口２６ｄとの高さの差に応じた流路２６ｆ内の冷却水の圧力ヘッドにより、冷却水の水面が内管２６ａの下端以下に押し下げられるまでは第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差の増大が許容され、流路２６ｆ内に第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２とを隔てる冷却水が保持される。

前記分散板２８は、第２脱気室Ｓ２から流通部２６の流路２６ｆを通り、前記流通部流出口２６ｄから第１脱気室Ｓ１内に流出した冷却水を第１脱気室Ｓ１内の広範囲に分散して降らせるために設けられている。この分散板２８は、第１脱気室Ｓ１において前記仕切部２４の下面に近接した位置に水平に設けられている。そして、分散板２８には、前記各流通部２６と前記バイパス部３０に対応する位置に貫通孔がそれぞれ設けられている。この各貫通孔に対応する流通部２６の外管２６ｂ及びバイパス部３０の後述する内管３０ａがそれぞれ挿嵌されている。

前記バイパス部３０は、第２脱気室Ｓ２内において前記空気流入口２２ｆよりも低い位置から第１脱気室Ｓ１へ冷却水を流すものであり、筐体２２内において当該筐体２２の軸心に対応する位置に設けられている。このバイパス部３０は、図４に示すように、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が減少することにより第２脱気室Ｓ２において仕切部２４上に溜まる冷却水の水面が上昇した場合に、その冷却水の水面が前記空気流入口２２ｆに達する前に冷却水を第１脱気室Ｓ１へ逃がし、空気流入口２２ｆから第１脱気装置２０へ冷却水が逆流するのを防ぐ。

具体的には、バイパス部３０は、内管３０ａと、外管３０ｂとによって構成されている。

前記内管３０ａは、鉛直方向に延びる円管からなる。この内管３０ａは、前記仕切部２４のバイパス部結合孔２４ｂに挿嵌されているとともに、その上端部が前記仕切部２４の上面から上方に突出した状態で配設されている。この内管３０ａの上端部の開口が第２脱気室Ｓ２からバイパス部３０へ冷却水を流入させるバイパス部流入口３０ｃとなっている。このバイパス部流入口３０ｃは、前記空気流入口２２ｆよりも低い位置に配置されているとともに、冷却装置の通常の運転状態において仕切部２４上に溜まる冷却水の水面よりも高い位置に配置されている。

前記外管３０ｂは、鉛直方向に延びる有底の円管からなり、前記内管３０ａに外挿されている。この外管３０ｂは、前記内管３０ａの外径よりも大きい内径を有しており、前記内管３０ａの外面と当該外管３０ｂの内面との間に隙間を有した状態で配置されている。外管３０ｂの上端部は、第１脱気室Ｓ１内において前記第３多孔板３６の後述する貫通孔に結合している。この外管３０ｂの上端部と内管３０ａの外面との間の開口が、バイパス部３０から第１脱気室Ｓ１へ冷却水を流出させるバイパス部流出口３０ｄとなっている。

そして、外管３０ｂの底部と前記内管３０ａの下端との間には所定の間隔が設けられている。この外管３０ｂと前記内管３０ａの内部にバイパス部流路３０ｆが形成されている。このバイパス部流路３０ｆは、前記バイパス部流入口３０ｃから前記内管３０ａ内を通って、前記バイパス部流出口３０ｄよりも低い位置にある内管３０ａの下端と外管３０ｂの底部との間の隙間を経由し、さらに内管３０ａの外面と外管３０ｂの内面との間の隙間を通って前記バイパス部流出口３０ｄへ冷却水を流すように構成されている。

そして、このバイパス部流路３０ｆ内を流通する冷却水によって第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２とが隔てられ、このバイパス部流路３０ｆ内に圧力ヘッド室が形成される。この圧力ヘッド室は、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２との間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却水を収容する。第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が増大した場合でも、その圧力差の増大は、このバイパス部流路３０ｆの圧力ヘッド室に収容された冷却水によって吸収され、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の間を隔てるバイパス部流路３０ｆ内の冷却水がなくなるのが抑制される。この原理は、前記流通部２６の場合と同様であり、内管３０ａ内の冷却水の水面とバイパス部流出口３０ｄとの高さの差に応じたバイパス部流路３０ｆ内の冷却水の圧力ヘッドにより、冷却水の水面が内管３０ａの下端以下に押し下げられるまでは第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差の増大が許容され、バイパス部流路３０ｆ内に第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２とを隔てる冷却水が保持される。

前記第１多孔板３２は、第２脱気室Ｓ２内において前記仕切部２４の上方に所定の間隙を隔てて水平に設けられている。前記導入口２２ｈを通じて第２脱気室Ｓ２内に導入された冷却水は、この第１多孔板３２上に溜まるとともに、当該第１多孔板３２に設けられた多数の微細な孔を通じてシャワー状となって仕切部２４上に降り注ぐ。

前記第２多孔板３４は、第１脱気室Ｓ１内において前記分散板２８の下面に近接した位置に水平に設けられている。前記分散板２８を透過した冷却水は、この第２多孔板３４上に溜まるとともに、当該第２多孔板３４に設けられた多数の微細な孔を通ってシャワー状に降り注ぐ。そして、この第２多孔板３４には、前記各流通部２６と前記バイパス部３０に対応する位置に貫通孔がそれぞれ設けられている。この各貫通孔に対応する流通部２６の外管２６ｂまたはバイパス部３０の内管３０ａがそれぞれ挿嵌されている。

前記第３多孔板３６は、第１脱気室Ｓ１内において前記第２多孔板３４の下方に間隔をあけて水平に設けられている。前記第２多孔板３４を透過した冷却水は、この第３多孔板３６上に溜まるとともに、当該第３多孔板３６に設けられた多数の微細な孔を通じてさらに細かいシャワー状となって降り注ぐ。そして、この第３多孔板３６には、前記各流通部２６と前記バイパス部３０に対応する位置に貫通孔がそれぞれ設けられている。この各貫通孔に対応する流通部２６の外管２６ｂが挿嵌される一方、バイパス部３０の外管３０ｂの上端部が結合している。

また、第３多孔板３６には、当該第３多孔板３６上に溜まる冷却水が前記第１脱気装置２０の吸入部に流入するのを防ぐための水位規制部３６ａが設けられている。この水位規制部３６ａは、鉛直方向に延びる筒体からなり、その下端部が第３多孔板３６に設けられた貫通孔に結合している。すなわち、第３多孔板３６の上下の空間が水位規制部３６ａの内部を通って連通している。そして、水位規制部３６ａの上端部は、前記第１空気流出口２２ｅよりも低い位置に配置されている。これにより、水位規制部３６ａの上端部を越えた分の冷却水は、水位規制部３６ａ内を通って第３多孔板３６の下方の空間に逃がされるようになっている。このため、第３多孔板３６上に溜まる冷却水の水位が上昇したとしても、水位規制部３６ａの上端部以上には上昇せず、第１空気流出口２２ｅを通じて第１脱気装置２０の吸入部に冷却水が流入するのが防止される。

前記網目材３８は、第１脱気室Ｓ１内において前記第３多孔板３６の下方に間隔をあけて水平に配設されている。前記第３多孔板３６を透過した冷却水は、この網目材３８の網目を通じてさらに細かい滴状または霧状となって落下する。そして、この網目材３８を透過して落下する滴状または霧状の冷却水に前記蒸気流入口２２ｄを通じて第１脱気室Ｓ１内に流入した前記圧縮機１６からの水蒸気が付着して凝縮するようになっている。

前記第１脱気装置２０は、第１脱気室Ｓ１から脱気した空気を濃縮して第２脱気室Ｓ２へ吐出するものである。具体的には、この第１脱気装置２０は、ルーツブロワ２０ａと、第１脱気塔２０ｂとを有する。ルーツブロワ２０ａの吸入部は、第１脱気塔２０ｂを介して前記筐体２２の第１空気流出口２２ｅに繋がっている一方、ルーツブロワ２０ａの吐出部は、前記筐体２２の空気流入口２２ｆに繋がっている。このルーツブロワ２０ａの吸引作用により前記第１空気流出口２２ｅを通じて前記第１脱気室Ｓ１内の空気が脱気され、その空気が第１脱気塔２０ｂ内に送られる。第１脱気塔２０ｂ内では、冷却水が上部から噴霧されており、この冷却水に前記第１脱気室Ｓ１からの空気中に含まれる水分が付着して除去される。このため、前記第１脱気室Ｓ１から脱気された空気の分圧が第１脱気塔２０ｂ内で上昇する。そして、ルーツブロワ２０ａは、第１脱気塔２０ｂ内から空気を吸引するとともに圧縮し、その空気を前記筐体２２の空気流出口を通じて前記第２脱気室Ｓ２に吐出する。このようにして、第１脱気装置２０により第１脱気室Ｓ１から脱気された空気が濃縮されて第２脱気室Ｓ２に吐出されるようになっている。

前記第２脱気装置２１は、第２脱気室Ｓ２から脱気した空気を濃縮して外部へ排気するものである。具体的には、この第２脱気装置２１は、真空ポンプ２１ａと、第２脱気塔２１ｂとを有する。真空ポンプ２１ａの吸入部は、第２脱気塔２１ｂを介して前記筐体２２の第２空気流出口２２ｇに繋がっている一方、真空ポンプ２１ａの吐出部は、外部への排気経路に繋がっている。この真空ポンプ２１ａの吸引作用により前記第２空気流出口２２ｇを通じて前記第２脱気室Ｓ２内の空気が脱気され、その空気が第２脱気塔２１ｂ内に送られる。第２脱気塔２１ｂ内では、冷却水が上部から噴霧されており、この冷却水に前記第２脱気室Ｓ２からの空気中に含まれる水分が付着して除去される。このため、前記第２脱気室Ｓ２から脱気された空気の分圧が第２脱気塔２１ｂ内で上昇する。そして、真空ポンプ２１ａは、第２脱気塔２１ｂ内から空気を吸引するとともに圧縮し、その空気を排気経路を通じて外部へ排出する。このようにして、第２脱気装置２１により第２脱気室Ｓ２から脱気された空気が濃縮されて外部へ排気されるようになっている。

次に、本実施形態の凝縮器１８において、圧縮機１６から送られる水蒸気を凝縮する際の動作について説明する。

圧縮機１６から送られる水蒸気は、蒸気流入口２２ｄを通じて凝縮器１８の筐体２２内の第１脱気室Ｓ１に流入する。

そして、凝縮器１８の筐体２２内には導入口２２ｈを通じて冷却水が導入され、この冷却水は、第２脱気室Ｓ２において第１多孔板３２上に溜まるとともに、第１多孔板３２を透過して仕切部２４上にシャワー状に降り注ぐ。そして、仕切部２４上の冷却水は、流通部流入口２６ｃから各流通部２６内に流れ込み、その各流通部２６の流路２６ｆを通って流通部流出口２６ｄから第１脱気室Ｓ１の分散板２８上に流出する。分散板２８上に流出した冷却水は、その分散板２８により第１脱気室Ｓ１内の水平方向全体に分散されるとともに分散板２８を透過して下方に流れる。その後、冷却水は、第２多孔板３４と第３多孔板３６をそれぞれ透過してシャワー状に降り、網目材３８を透過してさらに細かい滴状または霧状となって落下する。この滴状または霧状の冷却水に前記第１脱気室Ｓ１に流入した水蒸気が付着して凝縮される。そして、冷却水と前記水蒸気が凝縮されてできた水とが一緒になって落下し、排出口２２ｉを通じて筐体２２内から排出される。

そして、第１脱気装置２０では、第１脱気室Ｓ１内の空気を脱気するとともに、第１脱気塔２０ｂにおいてその脱気した空気から水分を除去した後、ルーツブロワ２０ａで空気を圧縮し、第２脱気室Ｓ２に濃縮された空気を吐出する。これにより、第１脱気室Ｓ１内に降る冷却水中に含まれる空気が減少する。冷却水中に含まれる空気は、冷却水に水蒸気が付着して凝縮する際、その凝縮を妨げる要因となるが、このように冷却水中に含まれる空気が減少することによって前記水蒸気の凝縮が阻害されるのが抑制される。

そして、第２脱気装置２１では、第２脱気室Ｓ２内の空気を脱気するとともに、第２脱気塔２１ｂにおいてその脱気した空気から水分を除去した後、真空ポンプ２１ａで空気を圧縮し、排出経路を通じて外部へ濃縮された空気を排出する。これにより、第２脱気室Ｓ２において第１多孔板３２を透過して降る冷却水中に含まれる空気が減少する。

そして、圧縮機１６の運転状態等により圧縮機１６から凝縮器１８の筐体２２内に吐出される水蒸気の温度は変動し、それに応じて第１脱気室Ｓ１内の温度が変動する。例えば、第１脱気室Ｓ１内の温度が低下した場合には、第１脱気室Ｓ１内の圧力が低下し、それに伴って第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が増大する。この場合には、図３に示すように、第２脱気室Ｓ２内において仕切部２４上に溜まる冷却水の水位が低下し、流通部２６の内管２６ａ内において冷却水の水面が押し下げられる。この際、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差の増大は、流通部２６の流路２６ｆの圧力ヘッド室内に収容されている冷却水によって吸収され、当該流路２６ｆ内に第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の間を隔てる冷却水が保持される。

一方、第１脱気室Ｓ１内の温度が上昇した場合には、第１脱気室Ｓ１内の圧力が上昇し、それに伴って第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が減少する。この場合には、図４に示すように、第２脱気室Ｓ２内において仕切部２４上に溜まる冷却水の水位が上昇する。そして、仕切部２４上に溜まる冷却水がバイパス部３０のバイパス部流入口３０ｃを越えると、その越えた分の冷却水がバイパス部３０内に流れ込みバイパス部流路３０ｆを通ってバイパス部流出口３０ｄから第１脱気室Ｓ１の第３多孔板３６上に流出する。これにより、第２脱気室Ｓ２において空気流入口２２ｆを通じて第１脱気装置２０に冷却水が逆流するのが抑制される。また、上記のように第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が増大したときでも、その圧力差の増大はバイパス部流路３０ｆの圧力ヘッド室に収容された冷却水によって吸収され、バイパス部流路３０ｆ内に第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の間を隔てる冷却水が保持される。

以上説明したように、本実施形態では、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２とが流通部２６内の冷却水によって隔てられるとともに、各流通部２６が第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２との間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却水を収容する圧力ヘッド室をそれぞれ有する。このため、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が増大する場合でも、その圧力差の増大を流通部２６の圧力ヘッド室内に収容された冷却水で吸収して、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２との間を隔てる冷却水がなくなるのを抑制することができる。従って、本実施形態では、冷却水によって隔てられた第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の間の圧力差が増大する場合でも、これら第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２が連通するのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、流通部２６の流通部流出口２６ｄから第１脱気室Ｓ１内に流出した冷却水を分散させて降らせるための分散板２８が設けられているので、流通部２６から第１脱気室Ｓ１内に流出した冷却水を流通部流出口２６ｄ近傍の範囲のみに降らせることなく、第１脱気室Ｓ１内の広範囲に分散して降らせることができる。このため、圧縮機１６から凝縮器１８に送られる水蒸気の凝縮の効率化を図ることができる。

また、本実施形態では、第２脱気室Ｓ２内において、第１脱気装置２０の吐出部に繋がる空気流入口２２ｆよりも低い位置から第１脱気室Ｓ１へ冷却水を流すバイパス部３０が設けられている。このため、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が減少し、第２脱気室Ｓ２における冷却水の水面が上昇する場合でも、その冷却水の水面が前記空気流入口２２ｆに達する前にバイパス部３０を通じて冷却水を第１脱気室Ｓ１へ逃がすことができる。このため、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が減少した場合でも、空気流入口２２ｆから第１脱気装置２０へ冷却水が逆流するのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２とがバイパス部３０内の冷却水によって隔てられるとともに、バイパス部３０が第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却水を収容する圧力ヘッド室を有する。このため、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が増大した場合でも、その圧力差の増大はバイパス部３０の圧力ヘッド室内に収容された冷却水によって吸収され、バイパス部３０内に第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２との間を隔てる冷却水を保持することができる。このため、第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２の圧力差が増大した場合でも、バイパス部流路３０ｆを通じて第１脱気室Ｓ１と第２脱気室Ｓ２が連通するのを防ぐことができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、第２脱気室Ｓ２から第１脱気室Ｓ１へ冷却水を流す流通部２６を筐体２２の内部に設けるとともに、内管２６ａ及び外管２６ｂからなる二重管によって構成したが、本発明はこれに限らず、流通部を筐体２２の外部に設けるとともに、Ｕ字管によって構成してもよい。

また、上記実施形態では、バイパス部３０を筐体２２の内部に設けるとともに、内管３０ａ及び外管３０ｂからなる二重管によって構成したが、本発明はこれに限らず、バイパス部を筐体２２の外部に設けるとともに、Ｕ字管によって構成してもよい。

また、凝縮器１８を適用する装置としては、上記実施形態で説明したような冷却装置に限られない。

本発明の一実施形態による冷却装置の流体回路図である。 図１に示した冷却装置に適用する凝縮器の構造を示した図である。 第１脱気室と第２脱気室の圧力差が増大した状態の凝縮器を示した図２に対応する図である。 第１脱気室と第２脱気室の圧力差が減少した状態の凝縮器を示した図２に対応する図である。

符号の説明

１４ 蒸発器
１６ 圧縮機
１８ 凝縮器
２０ 第１脱気装置
２１ 第２脱気装置
２２ 筐体
２２ｄ 蒸気流入口
２２ｆ 空気流入口
２４ 仕切部
２６ 流通部
２６ｃ 流通部流入口
２６ｄ 流通部流出口
２６ｆ 流路
２８ 分散板
３０ バイパス部
３０ｃ バイパス部流入口
３０ｄ バイパス部流出口
３０ｆ バイパス部流路
Ｓ１ 第１脱気室
Ｓ２ 第２脱気室

Claims (7)

1. 圧縮機の吐出部に接続可能な蒸気流入口を有するとともに、前記蒸気流入口に連通する第１脱気室と、その第１脱気室上に仕切部を挟んで配置された第２脱気室とを内部に有する筐体と、前記第１脱気室から脱気した空気を濃縮して前記第２脱気室へ吐出する第１脱気装置と、前記第２脱気室から脱気した空気を濃縮して外部へ排気する第２脱気装置とを備え、前記筐体内において前記第２脱気室を経由して前記第１脱気室に冷却液を降らせるとともに、その冷却液に前記蒸気流入口を通じて前記第１脱気室に流入した蒸気を付着させて凝縮させる凝縮器であって、
   前記第２脱気室から前記第１脱気室へ冷却液を流す流通部を備え、
   前記第１脱気室と前記第２脱気室とは前記流通部内の冷却液によって隔てられるとともに、前記流通部は、前記第１脱気室と前記第２脱気室との間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却液を収容する圧力ヘッド室を有する、凝縮器。
2. 前記流通部は、前記第２脱気室から当該流通部へ冷却液を流入させる流通部流入口と、当該流通部から前記第１脱気室へ冷却液を流出させる流通部流出口と、前記流通部流入口から前記流通部流出口よりも低い所定位置を経由してその流通部流出口へ冷却液を流す流路とを有する、請求項１に記載の凝縮器。
3. 前記流通部から前記第１脱気室内に流出した冷却液を分散させて降らせるための分散板を備える、請求項１または２に記載の凝縮器。
4. 前記筐体には、前記第１脱気装置から吐出された空気を前記第２脱気室へ流入させる空気流入口が設けられ、
   前記第２脱気室内において前記空気流入口よりも低い位置から前記第１脱気室へ冷却液を流すバイパス部を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の凝縮器。
5. 前記第１脱気室と前記第２脱気室とは前記バイパス部内の冷却液によって隔てられるとともに、前記バイパス部は、前記第１脱気室と前記第２脱気室との間の圧力差の変化を吸収するような特定体積の冷却液を収容する圧力ヘッド室を有する、請求項４に記載の凝縮器。
6. 前記バイパス部は、前記第２脱気室から当該バイパス部へ冷却液を流入させるバイパス部流入口と、当該バイパス部から前記第１脱気室へ冷却液を流出させるバイパス部流出口と、前記バイパス部流入口から前記バイパス部流出口よりも低い所定位置を経由してそのバイパス部流出口へ冷却液を流すバイパス部流路とを有する、請求項５に記載の凝縮器。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の凝縮器を備えた冷却装置であって、
   作動液の少なくとも一部を蒸発させる蒸発器と、
   前記蒸発器と接続される吸入部と、前記凝縮器の蒸気流入口と接続される吐出部とを有し、前記蒸発器で生成された蒸気を圧縮して前記凝縮器に吐出する圧縮機とを備え、
   前記作動液の少なくとも一部が蒸発する際の蒸発熱を利用して冷却を行う、冷却装置。

Images